摄像头组 厦门大学-南强至善队-技术报告-2013第八届.pdf

第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能 汽车竞赛 技术报告 学 校： 厦门大学 队伍名称： 南强至善队 参赛队员： 周两进、郭珊珊、王蕾 带队教师： 陶继平、卓越 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第八届 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使 用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委 会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、 技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会 出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期： I 摘 要 本文以第八届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了智能赛车控制系统的 软硬件结构和开发流程。该比赛采用大赛组委会统一指定的由北京科宇通博科 技有限公司提供的B型车模，以Freescale半导体公司生产的32位Kinetis60 MCU作为核心控制单元，通过CCD摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像 进行硬件二值化，提取赛道两边的黑色边缘的中心线作为引导线，用于赛道路 径判断；通过光电编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动 电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控 制。为了提高模型车的速度和稳定性，使用VC++6.0、MATLAB仿真平台、液晶 屏模块、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明， 该系统设计方案可行。 关键词：智能车系统，32 位Kinetis60 MCU，CCD 摄像头，PID 控制 II 目录 第一章 引言 1 1.1 智能汽车研究背景 1 1.2 飞思卡尔智能汽车大赛简介 1 第二章 智能车整体设计 3 2.1 系统结构框图 3 2.2 车模整体布局 3 2.3 车模结构参数 4 第三章 机械结构的安装与调整 5 3.1 舵机的固定方式 5 3.2 底盘设计 5 3.3 摄像头的安装 6 3.4 编码器的安装 7 3.5 后轮定位 7 3.6 前轮调整 8 第四章 系统硬件的设计及实现 10 4.1 硬件设计方案 10 4.2 CCD 摄像头 11 4.3 单片机最小系统板 12 4.4 稳压电源模块 12 4.4.1 3.3V 、5V 稳压电路 12 4.4.2 12V 升压电路 13 4.5 视频同步分离电路 13 4.6 电机驱动电路设计 14 4.7 硬件电路部分小结 15 第五章 系统软件的设计与实现 16 5.1 系统软件流程图 16 5.2 图像采集与处理 17 5.2.1 赛道中心提取 17 5.2.2 赛道类型判断 17 5.3 舵机转向和速度调节的PID 控制算法 18 III 5.3.1 经典的PID 控制算法 18 5.3.2 经典PID 算法在本智能车上的应用 20 5.4 调试环境软件说明 20 5.4.1 开发工具 20 5.4.2 上位机调试软件的设计 20 5